ระบบพลังงานในร่างกายมนุษย์
ระบบพลังงานในร่างกายมนุษย์
ถ้าเปรียบร่างกายของคนเราเป็นรถยนต์ ก็คงต้องใช้พลังงานในการขับเคลื่อนเช่นเดียวกัน เพียงแต่มนุษย์ไม่ได้ใช้พลังงานจากน้ำมัน แหล่งพลังงานชนิดเดียวเท่านั้น นี่คือความพิเศษที่ร่างกายมนุษย์ได้จากธรรมชาติ
ภาพที่ 1 พลังงานที่ใช้ออกกำลังกาย
ที่มา https://pixabay.com
พลังงานที่ทำให้เกิดงาน ล้วนต้องอาศัยจากแหล่งพลังงาน ทุกสิ่งมีชีวิตล้วนต้องใช้พลังงานจากแหล่งพลังงาน เพื่อขับเคลื่อนร่างกายในการทำกิจกรรมต่าง ๆ ในการดำรงชีวิต ถ้ามนุษย์ก็ต้องใช้พลังงานในการทำกิจกรรมต่าง ๆ เช่น การออกกำลังกาย การทำงาน ถ้าเป็นสัตว์ก็ต้องใช้ในการล่าสัตว์ เป็นต้น
พลังงานสำคัญมากแค่ไหนสำหรับสิ่งมีชีวิต
เมื่อสิ่งมีชีวิตอย่างมนุษย์หรือสัตว์ขาดพลังงานจะทำให้เซลล์นั้นตาย ซึ่งมีผลทำให้เนื้อเยื่อและกระบวนการทำงานภายในร่างกายนั้นสิ้นสุดลง มนุษย์เราไม่สามารถสังเคราะห์แสงเพื่อเป็นอาหารและเป็นพลังงานได้เองอย่างพืช มนุษย์ต้องอาศัยการเผาผลาญจากกระบวนการเมตะบอลิซึม (metabolism) จากสารอาหารที่รับประทานเข้าไปให้กลายเป็นพลังงานเพียงเท่านั้น โดยเก็บสะสมในรูปของสารเคมี (ฟอสเฟต) ที่มีพลังงานสูง ที่เรียกว่า ATP เพื่อให้ร่างกายนำไปใช้
ATP
อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (Adenosine triphosphate) หรือ ATP ประกอบด้วย เบสอินทรีย์ชื่อ Adenine น้ำตาลไรโบส และ หมู่ฟอสเฟต (Pi) อีก 3 หมู่ พันธะที่เชื่อมระหว่างหมู่ฟอสเฟตคือ พันธะฟอสเฟต (phosphate bond)
ATP เกิดขึ้นโดยกระบวนการทางเคมีสำคัญที่เรียกว่า phosphorylation ระบบนี้ จะสังเคราะห์ ATP จาก ฟอสโฟครีเอทีน(phosphocreatine) มีลักษณะคล้ายกับ ATP คือ อยู่ในกล้ามเนื้อ และประกอบด้วยหมู่ฟอสเฟตเหมือนกัน เมื่อฟอสโฟครีเอทีนแตกตัว จะได้ครีเอทีน กับ Pi ซึ่ง Pi ที่แตกตัวออกมานั้น จะไปรวมกับ ADP ได้เป็น ATP แต่ในระบบนี้จะให้พลังงานได้ประมาณ 15 วินาทีเท่านั้น
เมื่อ ATP แตกตัวจะได้สารใหม่เกิดขึ้นคือ Adenosine diphosphate หรือ ADP โดย ATP จะถูกเปลี่ยนเป็น ADP ได้อย่างรวดเร็วเมื่อร่างกายมีการเรียกใช้ พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาใน 1 โมเลกุลของ ATP จะให้พลังงานออกมาประมาณ 7-12 กิโลแคลอรี ซึ่งเป็นพลังงานประเภทพร้อมใช้งานที่ร่างกายสามารถนำมาใช้ได้ทันที แต่กล้ามเนื้อจะมีการเก็บ ATP ไว้ไม่มากนัก เมื่อร่างกายมีการเรียกใช้ก็จะหมดไปในเวลาอันรวดเร็ว
การสลายไกลโคเจน (Glycogen) แบบแอนแอโรบิค (ANAEROBIC)
อีกรูปแบบหนึ่งของการดึงเอาพลังงานจากแหล่งสะสมพลังงานในร่างกายที่พบมากบริเวณกล้ามเนื้อและตับ นั่นคือการสลายไกลโคเจน ซึ่งเป็นพลังงานที่สูงและรวดเร็ว ไกลโคเจนประกอบด้วยโมเลกุลของกลูโคสเรียงเป็นโซ่ยาว การสลายไกลโคเจนจะผลิตพลังงานได้น้อยกว่าการใช้ ATP แต่เราสามารถใช้ประโยชน์ได้ในระยะเวลานานกว่า พลังงานในระบบนี้ไม่ได้เกิดจากการใช้ออกซิเจน อะซิทิล โคเอนไซม์ เอ (Acetyl Coenzyme A) สารตั้งต้นของการสร้างพลังงานทำให้เกิดความเมื่อยล้าขึ้นเรื่อย ๆ ภายในไม่กี่นาที เนื่องจากจะมีการสร้างกรดแลคติกสะสมอยู่ในกล้ามเนื้อ
การสลายไกลโคเจน และไขมัน แบบแอโรบิค (AEROBIC)
ออกซิเจนและไขมันจะถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำถูกปล่อยออกมาจากเลือดและปอด ออกซิเจนจะถูกลำเลียงไปยังกล้ามเนื้อต่างๆ ผ่านทางเลือดและปอดถือเป็นการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ ร่างกายจะใช้ออกซิเจนเพื่อให้ได้พลังงานออกมา พลังงานในระบบนี้มีอยู่มหาศาลและสามารถใช้ได้อย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้ร่างกายสามารถออกกำลังกายได้เป็นเวลานานโดยไม่รู้สึกหมดแรงหรือเหนื่อย และเมื่อไกลโคเจนในกล้ามเนื้อหมดไป ร่างกายจะเปลี่ยนไปเผาผลาญไขมันแทน ไขมันจะเก็บสำรองพลังงานได้มากและส่งพลังงานให้ได้เพียงพอต่อการปั่นจักรยานหลายวัน การเผาผลาญไขมันส่วนมากจะถูกนำมาใช้ในช่วงที่ออกกำลังไม่หนักมาก เราทำความเข้าใจและนำมาปรับใช้ให้เหมาะสม เพื่อสำหรับใช้ในกิจกรรมที่ต้องใช้พลังงานในร่างกายของเราก็จะส่งผลให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดนั่นเอง
แหล่งที่มา
สรีรวิทยาและระบบพลังงานภายในร่างกาย. สืบค้นเมื่อ 2 มกราคม 2561, จาก http://www.cyclingsupportz.com/th/2016/05/09/053-th/
Jason Karp, PhD. (2009, 1 Feb). The Three Metabolic Energy Systems. Retrieved January 2, 2018, from http://www.ideafit.com/fitness-library/the-three-metabolic-energy-systems
นายแพทย์เรืองวิทย์ ตันติแพทยางกูร (2560, 13 เมษายน). การสังเคราะห์ ATP ในเซลล์. สืบค้นเมื่อ 22 มกราคมคม 2561, จาก http://www.med.cmu.ac.th/dept/nutrition/DATA/COMMON/cellular%20ATP%20systhesis.pdf